基于單片機技術的室內報警器的設計

摘 要：以單片機技術為基礎，選擇集成聲音傳感器PS2109和紅外傳感器BH用作采集系統的敏感元件，設計一個適合辦公室、倉庫、商店及學校機房的室內防盜器。對聲光控制的報警系統的設計流程、硬件組成、具體工作原理做了詳細的介紹，并且對這個報警系統的特點進行簡單描述。

關鍵詞：聲音傳感器PS2109;紅外傳感器BH;報警器;信號采集;A/D轉換;555定時器

中圖分類號：TP3681文獻標識碼：B

文章編號：1004-373X(2008)08-025-02

The Indoor Alarm Apparatus′ DesignBased on Single Chip Computer Technology

WANG Yanfang1，HUANG Haibin2

(1.Physics and Telecommunication Engineering College，South China Normal University，Guangzhou，510006，China;

2.Zengcheng Radio TV University，Zengcheng，511300，China)

Abstract：Taking single chip computer as the foundation，choosing integration sound sensor PS2109 and infrared sensor BH as the gathering system′s sensitive unit，a indoor alarm apparatus which is fit for office，warehouse，store and the school engine room is designed.To the acoustooptic control alarm system design flow，the hardware composition，the concrete principle of work have made detailed introduction，and have carried on the simple description to this alarm system characteristics.

Keywords：sound sensor PS2109;infrared sensor BH;alarm apparatus;signal gathering;A/D transform;555 timer

隨著社會經濟的日益發展，防盜成了人們越來越關心的問題。鐵門鐵窗等已經不能給人們帶來太多的安全感，社會對報警器材的需求日益迫切。智能報警系統，是以保障安全為目的建立起來的技術防范系統。他包括以現代物理和電子技術及時發現侵進入破壞行為、產生聲光報警阻嚇罪犯以及提醒值班人員采取恰當的防范措施。本文以聲音傳感器和紅外傳感器為探頭簡單設計了一個適合辦公室、倉庫、商店及學校機房的室內防盜器。

1 硬件構成

報警器硬件部分如圖1所示的8個基本部件組成，可分為2個模塊。其中，傳感器、信號調制電路和A/D轉換電路組成信號采集模塊。機房中的聲音和紅外線信號通過傳感器轉換為電信號，在信號調制電路中將信號放大，濾波，再經A/D轉換電路將模擬信號轉換為數字信號。另一個模塊是報警器主體模塊，由單片機和聲光報警系統、GM16C550串行端口擴展芯片和RS 232電平轉換電路組成。單片機控制實現聲光報警功能。GM16C550串行端口擴展芯片和RS 232電平轉換電路與單片機一起實現報警器經Modem與學校網絡值班中心的通信，使有關工作人員能夠對機房的情況及時發現和處理。

1.1 聲音、光電信號采集模塊

因為偷盜行為一般發生在夜晚，所以防盜系統通常使針對夜晚設計，在本設計中選擇把房內的聲音和紅外線作為采集信號，所以用集成聲音傳感器PS2109和紅外傳感器BH用作采集系統的敏感元件。

夜晚的房內應該是非常安靜的，設置一個噪音最高分貝(一般在30~40 dB之間)，一旦機房的噪音超過預設的底限，聲音傳感器就會發出信號。當有人或其他動物進入室內時，就會產生紅外線，紅外線傳感器也會發出信號。

數據采集模塊的電路圖如圖2所示，A/D轉換電路采用常用的8位8通道數模轉換專用芯片ADC0809，聲音、紅外線傳感器的輸出端分別接到ADC0809的IN0和IN1。由圖2可知ADC0809的通道選擇地址A，B，C分別由89C51的P0.0～P0.2經地址鎖存器74LS373輸出提供。當P2.7=0時，與寫信號WR共同選通ADC0809。圖2中ALE信號與ST信號連在一起，在WR信號的前沿寫入地址信號，在其后沿啟動轉換。例如，當輸出地址為7FF8H即可選通通道IN0，實現對聲音傳感器輸出的模擬量進行轉換；輸出地址7FF9H即可選通道IN1，實現對紅外線傳感器輸出的模擬量進行轉換。圖2中ADC0809的轉換結束狀態信號EOC接到89C51的INT1引腳，當A/D轉換完成后，EOC變為高電平，表示轉換結束，產生中斷。在中斷服務程序中，將轉換好的數據送到指定的存儲單元。

1.2 報警器主體模塊

聲光報警電路由單片機P3.7口控制，輸出報警信號(高低電平間隔1 s的脈沖信號)，驅動聲光報警電路，直至按復位鍵RESET和開關鍵。

聲光報警電路由555定時器、揚聲器和普通發光二極管組成，電路圖如圖3所示。

其中555定時器接成了一個低頻多諧振蕩器，其控制電壓出入端5腳與單片機AT89C51的P3.7端相連，受P3.7腳輸出的脈沖信號控制。由電容C4的充沖放電作用，當P3.7＝1時，555輸出脈沖的振蕩頻率較低，當P3.7＝0時，555輸出脈沖的振蕩頻率較高。該脈沖信號經隔置電容C2加到揚聲器上，揚聲器將發出高、低交替的2種叫聲，同時P3.7腳輸出的高低電平間隔1 s的脈沖信號經電阻R1加到發光二極管LED上，LED將閃爍發光，達到聲光同時報警的效果。

當報警器檢測到房內的異常信息后，除了在電腦室現場產生聲光報警信號外，還需要將現場信息通知到值班人員。為此，系統設計了單片機與Modem通訊模塊，該模塊由單片機、GM16C550串行端口擴展芯片和RS 232電平轉換電路組成。

2 程序設計部分

監控程序流程圖如圖4所示。系統復位后，首先要進行初始化，包括對各個控制用寄存器的初始化、設置中斷服務程序的入口地址、設置堆棧等。

數據采集部分的程序設計包括：驅動ADC0809的輸入端IN0和IN1進行A/D轉換，分別由子程序ADC1(噪聲控制)和ADC2(光電信號轉換)完成；

單片機接收轉換好的數據，存入指定存儲單元，由INT1中斷服務程序完成。每次驅動A/D轉換后等待外部中斷1，中斷到來說明A/D轉換已經完成，通過中斷服務程序讀取轉換得到的數據。

3 結 語

該室內防盜的自動報警系統的特點為：能對室內聲音和可疑物體入侵等突變進行報警；如果出現硬件故障(如傳感器遺落、內部元器件損壞等)，能發出故障報警；如果只有一種參數出現異常(如噪聲過大或是紅外線傳感器檢測到異常信號)，能發出異常報警信號，令值班人員到現場處理；如果聲音傳感器和紅外傳感器同時送出異常信號，則說明有盜情，發出失竊警報，并及時將這些信息報到值班室。

參 考 文 獻

［1］王忠民，郝靜，張瑜.基于單片機語音數字聯網火災報警器設計［J］.現代電子技術，2004，27(10):1416.

［2］李廣弟.單片機基礎［M］.北京:北京航空航天大學出版社，1994.

［3］梁亞光.單片機的Modem通訊［J］.單片機與嵌入式系統應用，2001(8):6164.

［4］張毅坤.單片微型計算機原理及應用［M］.西安:西安電子科技大學出版社，1998.

［5］張友德.單片微型機原理應用與實驗［M］.上海:復旦大學出版社，1999.

［6］余錫存.單片機原理及接口技術［M］.西安:西安電子科技大學出版社，2000.

作者簡介

王艷芳 女，1980年出生，湖南桃江人，華南師范大學物理與電信工程學院05級研究生。

黃海濱 男，1981年出生，湖南武岡人，助教。主要從事電子技術的教學及研究工作。